化工原理计算试题

1、离心泵的计算1计算题 j01b10029如图所示, 水通过倾斜变径管段(a-b), da=100mm，db =240mm,水流量为2m3/min,在截面a与b处接一u形水银压差计，其读数r=20mm，a、b两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求a、b两点的压差等于多少pa？(2)a、b管段阻力损失为多少mmhg？(3)若管路水平放置，而流量不变，u形水银压差计读数及a、b两点压差有何变化? 计算题 j01b10029 (题分：20)(1) ua=(2/60)/(p/4)×(0.10)2=4.244 m/s， ub=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s

2、 pa/rua2/2= ghpb/rub2/2shf pa/r(ghpb/r)=(rir)gr/r papb=(rir)grrgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 pa (2) shf=(pa/rghpb/r) ua2/2ub2/2 =(rir)gr/rua2/2ub2/2 =(13.61)×9.81×0.020(4.244)2/2(0.7368)2/2 =11.2 j/kg 即 dpf=rshf=103×11.2=11.2×103 pa 换成mmh

3、g: shf=dpf/(rhg×g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mhg=83.9 mmhg(3) pa/rua2/2=pb/rub2/2shf ua、ub、shf均不变，故 (rir)gr/r之值不变 即 r不变， r=r=20 mm 水平放置时 pa- pb = (13.6-1)´103´9.81´0.020 =2472pa比倾斜放置时的压差值小。2计算题 j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为80×2mm的钢管，已知水泵吸入

4、管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率=70%,水泵的轴功率(kw)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmhg 柱)。4.8m0.2m 注:当地大气压为750mmhg 柱。 u=36/3600/(0.785×0.0762)2.2 m/s (1) 在2-2与3-3截面列b.eq. 5分z2+p/g+u22/2g+he =z3+p3/g+u32/2g+hf 2-3 u2=u3 不计hf 2-3he =(z3-z2)+(p3+p2)/g =0.2 + (2.5

5、+0.525)/(103×9.81)×9.81×104 =30.5mh2o柱 在1-1与4-4列b.eq. he =z1-4+hf 1-4+hf 3-4 z1-4=he -(hf 1-4+hf 3-4)=30.5-(0.2+0.5)=29.8m升扬高度为29.8m(2) pa =heqvg/=30.5×0.01×103×9.81/0.7=4.27 kw 3分(3) 在1-1与2-2列b.eq,得 5分 0=z2+(-p)/g+u22/2g+hf 1 -p=z2g-u22/2-hf 1 -g =-(4.8×103×9

6、.8+2.2 /2×103+0.2×103×9.81) =-515×102n/m2=515×102/(0.981×105)×735.6=386mmhg (表) -p2=真空度 吸入管路上真空表读数为386mmhg 柱=0.525at3j01c20113 用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平管送往炼油厂。输油量为40m3/h。油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。某天，该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的 80%，问此 泵能输送原油多少m3/h。输送条件下,

7、原油的密度为890kg/m3, 粘度为0.4pa s。设油库和炼油贮罐均为常压。 答案：该题条件下,油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。a=(/4)(0.15)2=0.0177m2u=40/(3600×0.0177)=0.63m/sre=du/=0.15×0.63×890/0.4=210(层流) =64/re=64/210=0.304hf=(l/d)(u2/2g)=0.304×(2000/0.15)×0.632/(2×9.81)=82.1mws=40×890/3600=9.9kg/s n=82.1×9.81×

8、;9.9/(1000×0.65)=12.3kwh=0.8hf=65.7m pf=65.7×9.81×890=5.736×105n/m对于层流pf=32lu/du=pfd/(32l)=5.736×105×0.15/ (32×2000×0.4)=0.504m/s v=3600×0.504×0.0177=32.1m3/h 4j01a150616 如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为76×3mm,长30m的钢管, 压出管路上装

9、有标准阀一只，闸阀一只， 90弯 头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数c=0.62，水银差压计读数r=456mm。吸收塔喷咀处压力为0.5kgf/cm2(表压)，碱液密度=1100kg/m3，泵的效率=0.6，直管阻力系数=0.02(吸入、压出管道取近似相同值)，弯头=0.75，标准阀=6，闸阀=0.17，孔板=8，试求泵所需功率。j01a150616=(/4)×0.042×0.622g×0.456×(13600-1100)/11000.5=0.00785m3/s u1=0.00785/(/4)×0.12=1m/

10、s u0=1×(0.1/0.07)2=2.04m/shf =(0.02×2/0.1+0.5)×12/2g+(0.02×30/0.07+4×0.75+6+0.17+8)×2.042/2g=5.51mhe=5.51+(20-1.5)+0.5×104/1100+2.042/2g=28.77m n=28.77×0.00785×1100/(102×0.6)=4.084kw5.j02b100556 用泵将贮槽中的石油送至高位槽中，两槽液面恒定不变，且其液面差为。管子规格为×，管路总长为（包括局部阻

11、力的当量长度内。）要求流量为3/h 。已知石油密度为kg/m3，粘度为n.s/m2。试计算：（1）由于阻力引起的压降；（2）泵的有效功率；（3）整理并写出管路特性曲线方程（注明式中变量的单位）答案：（1） （）（2） 21(3600×0.785×2)m/se 0.080×1.16×920/0.5层流 e 0.3740.374×（200/0.08）×920×22 5.79×5n/m2f 5.8×5920629.9 j/kg（2）e 1000 f 9.81×15+629.9=777 j/kg (3)

12、e 21×920×777(3600×1000)4.17 kw在层流范围内lz+f/g=z+64/(du/)×(1/d)(1/2g)(q2/(0.785d2)2) =15+1.104×104q q为m3/s6 j02b15064 6 欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有：流量3/h，扬程15m，轴功率.kw,效率%，配用kw电机，转数r/min。今欲在以下情况 使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明） （）输送比重为的溶液，流量为3/h，扬程。 （）输送比重为的油类，流量为3/h，扬程。 （）输送比重为的清液，流

13、量为3/h，扬程。 答案：（） 电动机功率不够38/3600×15×1800/(102×0.8)kw 换大电机（） 扬程不够 （ ）2（ ）2 增加转分。检查功率： （ ）3 （）3 kw 换一电机功率为kw，转分。（）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点。7j01c201218 如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96j/

14、kg，出水管道的全部阻力损失为4.9j/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2，泵的效率为70%，试求： 两液面的高度差h为多少m? 泵所需的实际功率为多少kw? 真空表的读数多少kgf/cm2? 解：取截面0-0, 1-1, 2-2, 3-3如图, 在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求h3) h2g+(p2/)+(u22/2)=h3g +(p3/)+(u32/2)+hf2-31at=9.807×104n/m2=1kg/cm2 u=q/a=(36/3600)(/4)0.0762=2.21m/s (2.5×9.807×104/103)+(2.

15、212/2)=h3×9.81+4.9245.2+2.44=9.81h3 +4.9 h3 =242.74/9.81=24.74mh=h3+5=24.74+5=29.74m在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求we)h0g+(p0/)+(u02/2)+we=h3g +(p3/)+(u32/2)+hf0-3we=h3g +hf0-3=29.74×9.81+(1.96+4.9)=298.62j/kgms=vs=(36/3600)×103=10kj/s ne=ms·we= 10×298.62wn实=ne/=2986.2/0.70=4267w=

16、4.267kw在c-c和h间列柏氏方程以0-0为基准面h0g +(p0/)+(u02/2)=h1g+(p1/)+(u12/2)+hf0-1 (pap1)/=4.8×9.81+(2.212/2)+1.96=51.49m2/s2=51.49×103/(9.807×104)at=0.525kgf/cm28j02b20066用一离心泵将20的水，由池中送至高位槽c。其流程如图a所示。已知泵的排出口压力表b读数为2.5at(表压)，排出段管总长为180m(包括局部阻力的当量长度)，系统的摩擦系数可取0.024。其它数据如图a所示。试求：(1)系统输送的流量m3/h；(2)若

17、系统所用泵为3b33型离心泵， 其特性曲线如图b所示。试求泵的工作点及克服系统阻力所耗的轴功率；(3)如果泵的吸入底阀a轻微堵塞，则系统的流量、泵的扬程及出口压力表读数有何变化？若严重堵塞有何现象发生？试用图说明。j02b20066 解：(1) qv=?m3/h 5分 在b-b及c-c面上列柏努利方程ub2/2g + pb/g + zbuc2/2g +0+zc +hf b-c uc =0 hf =(l/d)ub2/2g (l/d)-1)ub2/2g=25-18=7.0ub2/2g =7/(l/d)-1)=7/(0.024×180/0.1-1)=0.166 ub=1.8m/sqv=(/

18、4)d2ub=(/4)×0.12×1.8=0.01417m 3/s=51.0m 3/h(2) 工作点:由qv查图b得工作点p(51,31) 10分 h=31.0m =70% pf =? 在0-0及c-c列方程: 0+h=zc+hf0-c hf0-c=h-zc hf =31-(18+0.5+1.5)=11.0 pf =11×51×1000×9.81/(3600×0.7×103)=2.18 kw(3) 略 5分9j01b15183 如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端

19、15m处安有一个指示液为汞的形压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(1) 当闸阀关闭时测得=600mm，=1500mm；当闸阀部分开启时，测得=400mm， =1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。 (2)当阀全开时（取闸阀全开le/d=15，=0.018），测压点处的静压强为若干n/m2（表压）。 j01b15183解:(1)当闸阀全关时,根据静力学关系: (za+h)g=rhgg 得水槽液位高度:za=rhg/-h=0.6×13.6-1.5=6.66m (2) 闸阀部分开启时 列a-a与b-b截面伯努利方程式

20、za=ub2/2g+pb/g+hfab pb/g=(rhg-h)/=(0.4×1.36×104-1.4×1000)/1000=4.04m za-pb/g=ub2/2g+(l/d)+)ub2/2g=(1+(l/d)+)ub2/2g 6.66-4.04=(1+0.02×15/0.1+0.5)ub2/2g=4.5ub2/2g ub=3.38 m/s v=(/4)×d2u×3600=0.785×0.12×3.38×3600=95.5 m3/h (3)当闸阀全开时,列a-a与c-c截面伯努利方程: za=uc2/2

21、g+hfa-c=(1+(l+le)/d+)uc2/2g 6.66=(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)uc2/2g 解得uc=4.02m/s 由a-a与b-b截面间伯努利方程式得: za=ub2/2g+pb/g+hfab =pb/g+(1+(l/d)+)ub2/2g pb/g=za-(1+(l/d)+)ub2/2g =6.66-(1+0.018×15/0.1+0.5)×4.02 2/(2×9.81) =3.20 m pb=3.20×1000×9.81=3.14×104n/m210. 三计算题(15分) j01b20095

22、某液体密度800kg/m3，粘度73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。求： 管内流量为多少? 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少?按该管折算的当量长度又是多少? 层流：=64/re；湍流：=0.3164/re0.25j01b20095在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：u1u20 gz1=hf1-2 =(l/d)(u2/2) 设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/re0.25 re=du/ gz1=(0.3164/re0.25)(l/d)(u

23、2/2)=0.3164/(/) 0.25(l/d1.25)(u1.75/2) u1.75=2gz1/0.3164/(/) 0.25×(l/d1.25)=2×9.81×3.2/0.3164/(800/0.073) 0.25(50/0.31.25)=9.01542 u=3.513m/s 验证：re=0.3×3.513×800/0.073=11550>3000，假设正确v=su=(/4)d2u=(/4)(0.3)2×3.513×3600=893.95(m3/hr)流量减半，即是流速减半 u=3.513/2=1.7565m/s

24、 re=5775符合柏拉斯式条件列1-1面至2-2之间的柏式：gz1=(0.3164/re0.25)(l/d)+(u2/2)=2gz1/u2-(0.3164/re0.25)(l/d)=2×9.81×3.2/1.75652-(0.3164/57750.25)×(50/0.3)=14.3又(u2/2)=(le /d)(u2/2)=(0.3164/re0.25)(le /d)(u2/2) =(0.3164/re0.25)(le /d)le =(d/0.3164)re0.25=(0.3×14.3/0.3164)×57750.25=118.2(m)传热过

25、程计算1 j04c2012614 有一套管换热器，由内管为 54×2，套管为116×4的钢管组成。内管中苯自被加热至，流量为kg/h。环隙中为at（绝）的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000w/m2.。 已知：苯在之间的物性数据平均值为： kg/m， p1.86.86kj/kg. w/m.， cp 管内侧污垢热阻 10.0004m2./w 管壁及管外侧污垢热阻不计。 蒸汽温度与压强关系如下表所示 压强 at(绝) 1.0 2.0 3.0 温度 99.1 120 133 试求：a)管壁对苯的对流传热系数； b)套管的有效长度；c)若加热蒸汽压力降为at（绝），问苯出口

26、温度有何变化？应为多少？ 解: （1）re=d1.g/=0.05×4000/(3600×/4×0.052)/(0.39×10-3)=7.2586×104 r =p/=1.86×3×0.39×-3/0.134= 5.4 1=0.023/（e ）0.8（r ）0.4 =(0.023×0.134/0.05)×（7.2586×4）0.8×5.40.4=936.4 w/m2 .（）4000/3600×1.86×3(80-50)=6.2×4 w11/936.

27、4 +1/10000+0.0004 1637.8 w/m2.m =（(120-50)-(120-80)）(120-50)/(120-80)=53.6 1（1m ）6.2×4/(637.8×53.6)= 1.814m21（内）1.814/(×0.05)=11.55 m （）不变，不变，变为99.1，苯的流量及比热均不变。 设出口温度为2 ，在新条件下，传热速率方程变为 q=gcp(t2-t1)=katm4000/3600×1.86×3 (2 -50) =637.8×1.814（(99.1-50)-(99.1-2 )）(99.1-50)/

28、(99.1-2) 解得 (99.1-50)/(99.1-2 )=0.5598 2 = 712、j04b200891 (20分)用一传热面积为3m2由25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器, 用初温为 10 的水将机油由200 冷却至100 , 水走管内, 油走管间。 已知水和机油的质量流量分 别为1000kg/h和1200kg/h, 其比热分别为4.18kj/kg.k 和2.0kj/kg.k; 水侧和油侧的对流传热系数分别为2000w/m2.k 和250w/m2.k, 两流体呈逆流流动, 忽略管壁和污垢热阻。 a)计算说明该换热器是否合用? b)夏天当水的初温达到30, 而油的

29、流量及冷却程度 不变时, 该换热器是否合用? 如何解决? (假设传热系数不变) 2. (20分)j04b2008910 解：(1) q1=1200×2×(200-100)=240000kj/h q2=q1, t2=t1+q1/(m2·cp2)=10+24000/(1000×4.18)=67.4tm=(123.6-90)/ln(123.6/90)=110 1/k1=1/1+d1/(2·d2)=1/250+25/(2000×20) k1=216.2w/m2k a1=q1/(ktm)=240000×103/(216.2×

30、3600×110)=2.8m2<3m2 故适用 (2) t1=30时t2=30+240000/(1000×4.18)=87.4tm=(112.6-70)/ln(112.6/70)=89.6 a1=240000×103/(3600×89.6×216.2)=3.45m2>3m2 不适用 解决办法是调大水量, 使t2, tm, 并使, k3j04c201288 在逆流操作的列管换热器中，把氢氧化钠溶液从70冷却到35，氢氧化钠走管内，流量为kg/s，比热为3770j/kg.k，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930w/m2.k现用的水作为冷

31、却剂，水走管外，流量为kg/s，比热为j/kg.k，管壁对水的传热系数为1000w/m2.k,(管壁热阻及垢阻略计),忽略热损失(可近似按平壁处理) 试求：a)冷却剂出口温度及所需传热面积； b)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变，而两流体的流量都增大一倍，则流量增大后的冷、热流体的出口温度变为多大？（假设两流体均为湍流，其物理性质不变, 传热温度差可取用算术平均值）。 解：） 1 p1 (1 -2 )=1.11×3770×(70-35)=146464.5 w 忽略热损失，则 2 p2 (2 -1 )即146464.5=1.67×4180(t2 -15) 解得 2

32、 =36 1 /2 m （） 为薄壁园筒，按平壁近似计算 1 2 /(1 +2 )=930×1000/(930+1000)=481.9 w/m2.k m 146464.5/(481.9×27)=11.3 m2）忽略热损失，吸放1 p1 (1 -2 )2 p2 (2 -1 ) 2×1.11×3770(70-2 )=2×1.67×4180(2 -15) 得 2 =95 - 1.672 传热速率方程式： tm 1 p1 (70- 2 ) 其中： （(×930) + (×1000)838 w/m2.k m2m （(70-2

33、 )+(2-15)）(55+2-2)/2 代入原公式： 838×11.3×(55+2 -2 )/2 = 2×1.11×3770×(70-2 ) 得： 2.772 - 68.7 =2 联立方程与得： 2 =37.3 （升高了）2 =34.6 （冷却水温度下降）4j04b151096 的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到，换热器的换热面积为2，传热系数k=230w/m2，正丁醇的流量为1930kg/h。冷却介质为18水,热损失可以忽略。 求：a)冷却水出口温度； b)冷却水消耗量。 正丁醇pkj/kg. 水 pkj/kg. 解：h p h (1 -2

34、)(1930/3600)×2.98×3(90-50)6.39×4w m 6.39×4(230×6)46.3m （(1 -2 )+(2 -1 )） （(90-2 )+(50-18)） 2 2 c p (2 -1 ) 冷却水消耗量 c （p c (2 -1 )） 6.39×104/(4.18×1000×(29.4-18)1.34kg/s=4.8×103kg/ht1=90-29.4=60.6t2=50-18=32 t1/t2 =60.6/32=1.89<2 故平均温度差采用算术均是可以接受的. 5. j0

35、4c20119 在某列管式换热器中,将一定量的空气加热。空气在管内作湍流流动,饱和水蒸汽在管外冷凝。今因生产任务加大一倍，除用原换热器外，尚需加一台新换热器。如果使新旧两台换热器并联使用，且使二台换热器在空气流量、进、出口温度及饱和蒸汽温度都相同的条件下操作。 原换热器列管数为1，管内径为1，管长为1，而新换热器管数为2（21），管内径为2（21）。 试问新换热器管长2为原换热器管长1的几倍。 解： 原换热器：1 = 2 p 2 (2 - 1 ) =m 1新换热器： 1 = 2 p 2 (2 -1 ) = m 2 1 2 m 1 m 2 e0.8 ×(1/1 )0.8/0.2 e =

36、 1 1 / 2 2 2 2 即：1 (/4) 12 1 2 (/4) 22 2 2 （1 (/4) 12 1 ）（2 (/4) 22 ）1 （1 ）0.8（1 /2）0 .2 10.8 10.2 0.8（）0.2 即 ， 2 2 l2 1 1 l1 ×1/2 l2 = 1 1 l1 /(2 1 1 /2)×2 l1 6. 04c2012212 某厂在由根×,长的钢管构成的单壳程单管程列管换热器内, 用 132.9的饱和水蒸汽在管间冷凝，将管内作湍流流动的常压乙烯气体加热。已知乙烯气体流量为kg/s，进口温度为，在操作条件下的密度为kg/m3，比热为1.84kj/

37、kg.，对流传热系数为53w/m2，饱和水蒸汽冷凝传热膜系数为8000w/m,可忽略管壁及垢层热阻。 a)确定乙烯气体出换热器时的温度； b)若乙烯气体通过换热器的压降要求不超过kgf/cm2，通过换热器的总长度（包括局部阻力当量长度）为，摩擦系数，试确定该换热器最多能允许通过多少kg/s的乙烯气体？c)当乙烯气体流量增加到最大允许量，且要求进出口温度保持不变时，若锅炉能供给该换热器的水蒸汽最高压力为kgf/cm2（表压）（即），问此蒸汽能否满足传热要求？04c2012212 解：（） p (2 -1 )=0.6p (2 -20)m i i 177×0.021×3 =35.

38、012 m2i<<0 i （1 2 ）1/(1/53+1/8000)=52.65 w/m2.则 0.6×1.84×103×(2 -20)=52.65×35.014×(2 -20)(132.9-20)/(132.9-2 ) (112.9/(132.9-2 )=1.668 112.9/(132.9-2 )=5.304704.89 - 5.3042 =112.9 2 =111.61（） 0.01 kgf/cm=0.01×9.804×4=9.807×2pa ×2 /2×0.04×5

39、.5/0.021×2 /2 ×1 9.807×2=0.04×5.5/0.021×2 /2 13.683 m/s /4 i177×0.785×2×13.683 0.8389 kg/s （）p (2 -1 ) =0.8389×0.44×4.187×(111.612-20) =141586.85 j/s=141.59 kj/s 1 =53×（0.8389/0.6）0 .8=69.3 w/m2.（1/69.3 + 1/8000）68.705 w/m2. m m =(111.612-2

40、0)(142.9-20)/(142.9-111.612)=66.96 68.705×35.032×66.96=161167.2 j/s=161.167kj/s 因高于需要的141.59kj/s ，故能满足要求。7. j04c2011612 有一套管换热器，内管为×，外管为×的钢管。现用120的饱和水蒸汽加热苯， 将苯由加热至，苯在内管中以kg/h流量流动，试求： a)加热蒸汽消耗量； b)所需套管的有效长度；c)由于某种原因，加热蒸汽的温度降为，苯的出口温度将变为多少？（假设 苯不变）（在范围内，苯的物性为：pkj/kg.，×pa.s，w/m.

41、，kg/m3，钢的导热系数为w/m.，时水蒸汽冷凝潜热kj/kg， 蒸汽侧对流传热系数汽w/m.，壁两侧垢层热阻及换热器热损失均可忽略, 加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。） j04c2011612 解： 传热量 c p 4000×1.86×(80-50) 蒸汽消耗量 h 4000×1.86×(80-50)/2205 =101.2 kg/h 4000/(3600×880×(/4)×（0.05）2)= 0.643 m/s e = 0.05×0.643×880/(3.9×-4)= 72500 e0。8

42、= 0.8= 7731.6 r = p 1.86×3×3.9×-4/0.145 = 5 r0.4= 1.9 苯= (0.023 /1) e0.8 r0.4 = 0.023×0.145/0.05×7731.6×1.9=980w/m. 汽= 10000w/(m2.) o = 1/汽 + (b/) (o /m) + o /(苯i )1/10000 + 0.002×54/(45×52) + 54/(980×50)802w/(m2.) m = （(120-50)+(120-80)）55 c p m o 4000&#

43、215;1.86×1000×30/(802×55××0.054×3600) = 8.29 m 设苯出口温度为则 m （(110-50)+(110-t)）85- 0.5t4000×1.86×(t-50)×1000/3600= o m 4000×1.86×(t-50)×1000/3600= 802×0.054×8.29(85-0.5t)2067t-103300= 95800- 563.6t t = 75.7 或 m （(110-50)-(110-t)）(110

44、-50)/(110-t) (t-50)(60/(110-t) 4000×1.86×(t-50)×1000/3600= 802×0.054×8.29×(t-50)(60/(110-t) (60/(110-t)=0.546, 解得 t =75.28. j04c201298 在某套管式换热器中，每小时将1200kg, 比热为2.2kj/kg.的甲流体从120冷却到 70, 热流体向管壁的对流传热系数 o=260w/m2。乙流体在内管与甲流体呈逆流流动, 由20被加热到50,平均温度下其粘度为0.72×10-3pa.s,比热为4.1

45、8kj/kg.。内管尺寸为57×3.5mm,管壁向乙流体的对流传热系数1=880w/m2,内管两端的压强降p。由于任务需要,欲将内管两端压强降调至3p,并要求维持原来的冷却任务,问原换热器是否适用? 乙流体进口温度仍为20, 忽略热损失及管壁,垢层的热阻。压强降改变后认为两流体的物性常数及摩擦系数均没有变化。j04c201298 解： 传热速率方程为 q=ko·ao·tm 其中 q=(1200/3600)×2.2×103×(120-70)=36700 wtm=(120-50)-(70-20)/ln(120-50)/(70-20)=59

46、.4 ko=1/1/o+do/(d1 1)=1/1/260+57/(50×880)=195w/m2ao=36700/(195×59.4)=3.2m2 ao为换热器所具有的传热面积. 热损失可忽略,故热平衡方程为: m1 cp1 (t2-t1)=q=36700 m1=36700/4.18×103×(50-20)=0.2926kg/s=1053kg/hre=d.g/=0.05×1053/(3600×/4×0.052)/(0.72×10-3)=10350>104 i u0.8 p=l··u2/2

47、d pu2 或 u2 p 因此 u2/u2=(p/p) i/i =(u/u)0.8=(p/p)0.50.8=30.50.8i=30.50.8i=30.50.8×880=1366w/m2. ko=1/1/260+57/(50×1366)=214w/m2.热平衡方程 p改变后: m2 cp2(t2-t1)=m1 cp1(t2-t1)p改变前: m2 cp2(t2-t1)=m1 cp(t2-t1) (1) m2 cp2(t2-t1)= m2 cp2(t2-t1) (2) m2/m2=u/u=(p/p)0.5=30.5 以上关系代入式(2): 30.5m2 cp2(t2-t1)= m2 cp2(t2-t1) 30.5(t2-20)=50-20 t2=37.3tm=(120-37.3)-(70-20)/ln(120-37.3)/(70-2